基于vhdli2c總線控制核設(shè)計(jì)論文及實(shí)現(xiàn)(參考版)
2025-06-29 12:28本頁(yè)面
【正文】 參考文獻(xiàn)[1] 盧毅，賴杰. VHDL與數(shù)字電路設(shè)計(jì)［M］.北京：科學(xué)出版社，2001[2] 潘松VHDL實(shí)用教程［M］.成都：電子科技大學(xué)出版社，2000[3] 林敏，方穎立 VHDL數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)與高層次綜合［M］. 北京：電子工業(yè)出版社，2002[4] 劉明業(yè). 集成電路/計(jì)算機(jī)硬件描述語(yǔ)言VHDL高等教程［M］.北京：清華大學(xué)出版社，2003年3月[5] 陳書(shū)開(kāi)，王毅. 計(jì)算機(jī)組成與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)［M］.武漢:武漢大學(xué)出版社,2004年4月[6] 黃欽勝. 計(jì)算機(jī)組成原理[M] .北京電子工業(yè)出版社， 2003[7] [M] .北京清華大學(xué)出版社， 1990[8] (第二版))[M] .北京科學(xué)出版社， 2000[9] [OL] .未知互聯(lián)網(wǎng)， 2004[10] 杜象元,[M] .南京南京大學(xué)出版社， 199425。 不積跬步何以至千里，本設(shè)計(jì)能夠順利的完成，也歸功于各位任課老師的認(rèn)真負(fù)責(zé)，使我能夠很好的掌握和運(yùn)用專業(yè)知識(shí)，并在設(shè)計(jì)中得以體現(xiàn)。本設(shè)計(jì)在鄧?yán)蠋煹南ば闹笇?dǎo)和嚴(yán)格要求下業(yè)已完成，從課題選擇、方案論證到具體設(shè)計(jì)和調(diào)試，無(wú)不凝聚著鄧?yán)蠋煹男难秃顾?，學(xué)習(xí)期間，也始終感受著導(dǎo)師的精心指導(dǎo)和無(wú)私的關(guān)懷，我受益匪淺。 3） 程序中為配合相應(yīng)的傳輸速率，在對(duì)口線操作的指令后可用NOP指令加一定的延時(shí)。 4結(jié)束語(yǔ)在I2C總線的應(yīng)用中應(yīng)注意的事項(xiàng)總結(jié)為以下幾點(diǎn) : 1） 嚴(yán)格按照時(shí)序圖的要求進(jìn)行操作。其中，edat信號(hào)上“10010000”中的“1”依次是啟動(dòng)和寫(xiě)命令；“01100001”中的“1”依次是停止、讀、中斷清除命令。（Simulate PostPlace amp。命令碼 EDA綜合結(jié)果與結(jié)論使用Xilinx （synthesize）和實(shí)現(xiàn)（implement），目標(biāo)器件采用Xilinx公司的高密度系統(tǒng)級(jí)FPGAVirtex系列芯片v50cs1446。Eint=int and(not i_ack_r_。 自動(dòng)清除end if。elsei_ack_r=39。139。and eadd=001)then寫(xiě)入命令寄存器i_ack_r=cr(7)。)thenif(core_en=39。andnAwe=39。)thenif(nce=39。vent and eclk=39。039。039。039。），而i_ack_r信號(hào)將在置位命令結(jié)束后的下一個(gè)時(shí)鐘上升沿自動(dòng)清除。），使主設(shè)備清除其發(fā)出的中斷申請(qǐng)信號(hào)（eint=39。在DSP的中斷服務(wù)程序中，置位命令寄存器的中斷響應(yīng)確認(rèn)位（i_ack_r=39。它采用中斷機(jī)制與DSP通道。圖4中標(biāo)注了每個(gè)命令的關(guān)鍵時(shí)刻。系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)eclk由時(shí)鐘尺度因子分頻，得到狀態(tài)轉(zhuǎn)移的同步時(shí)鐘使能信號(hào)（eclk_en）。這個(gè)“6”也就是為什么在公式（2）中分母上有一個(gè)“6”。在實(shí)際中為了更精確地控制時(shí)序，對(duì)命令時(shí)序進(jìn)行了更細(xì)的劃分。為了敘述上的方便，每個(gè)命令狀態(tài)在時(shí)序上劃分為5個(gè)子狀態(tài)（A，B，C、D、IDLE）。Write操作：SDA只能在SCL為低電平時(shí)變化，在SCL為高電平時(shí)應(yīng)保持不變。Start命令：在SCL為高電平時(shí)，SDA上出現(xiàn)一個(gè)下降沿。其功能的實(shí)現(xiàn)主要由時(shí)序狀態(tài)來(lái)完成。這時(shí)I2C控制核，或者是轉(zhuǎn)移到IDLE，或者是轉(zhuǎn)移到STOP[4]。進(jìn)入ACK，標(biāo)志一個(gè)DSP的讀/寫(xiě)命令已經(jīng)完成，因此發(fā)送中斷申請(qǐng)給DSP。由于主機(jī)的讀、寫(xiě)操作都是以字節(jié)進(jìn)行的，對(duì)應(yīng)8個(gè)周期的I2C總線讀/寫(xiě)操作，故設(shè)置一個(gè)8字拍的計(jì)數(shù)器，使得READ或WRITE狀態(tài)能維持8個(gè)SCL周期。在IDLE時(shí)，SCL和SDA都為高電平，從設(shè)備不斷檢測(cè)Start命令的出現(xiàn)。該模塊的主要功能有兩個(gè)：一是把I2C_top模塊發(fā)送的start、write、read、stop四個(gè)命令信號(hào)轉(zhuǎn)化命令碼，發(fā)送I2C_core模塊；二是實(shí)現(xiàn)DSP發(fā)出和從slave接收到數(shù)據(jù)的串并轉(zhuǎn)換。這樣就把控制核從邏輯上分為兩個(gè)狀態(tài)機(jī)，共同完成最終的總線命令與時(shí)序。在控制核內(nèi)共設(shè)置了兩個(gè)狀態(tài)機(jī)，分別稱為命令狀態(tài)機(jī)和時(shí)序狀態(tài)機(jī)。DSP在中斷服務(wù)程序中讀取SR，從RXR中讀數(shù)，并發(fā)出新命令到CR，發(fā)送新數(shù)據(jù)到TXR。由于C6711的CPU運(yùn)行速度為150MHz，而I2C的速度僅為100Kb/s，為了不影響DSP程序的高速運(yùn)行，采用中斷機(jī)制。其計(jì)算公式如下：其中：pres1=1+pres(7 downto 5)pres2=1+pres(4 dwonto 0)由于eclk=100MHz,以pres(7 downto 5)=“100”=4，pres(4 downto 0)=10000=16,則fcore=100/[2(1+4)]=10MHzfi2c=10/[6(1+16)]==98kHz≤100kHz可以看出，這樣設(shè)備時(shí)鐘尺度寄存器容易實(shí)現(xiàn)100MHz～100kHz的轉(zhuǎn)變。 數(shù)地當(dāng)DSP發(fā)出的讀、寫(xiě)命令完成后，I2C_top會(huì)向DSP發(fā)中斷請(qǐng)求eint，讓DSP發(fā)出下一個(gè)命令到CR，從RXR中讀數(shù)，或進(jìn)發(fā)送新數(shù)據(jù)到TXR[10]。寄存器內(nèi)部設(shè)置的控制位及功能的具體情況如表1所列。為此，在控制核內(nèi)部共設(shè)備了6個(gè)8位寄存器，用于管理整個(gè)控制核的工作。圖2 I2C總線命令狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖二是與視頻編/解碼器相連的I2C兩線接口SCL、SDA。一是與C6711 EMIF（External Memory Interface，擴(kuò)展存儲(chǔ)器接口）的高速異步存儲(chǔ)器ASRAM（Asynchronous SRAM）接口，稱為主機(jī)接口。⑶ 在設(shè)計(jì)I2C控制核時(shí)，必須注意以下幾個(gè)方面：①I2C控制核與主機(jī)（Host，即C6711 DSP）以及視頻編解碼器的硬件接口連接關(guān)系?？傮w結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。I2C總線的讀、寫(xiě)操作過(guò)程如下[9]。程序如下：INOUT： ACALL START ；開(kāi)始信號(hào)MOV A，0A0H ；定控制字，準(zhǔn)備發(fā)送ACALL SEND ；發(fā)送控制字ACALL ACKI ；接收應(yīng)答JC END ；不響應(yīng)，轉(zhuǎn)結(jié)束MOV A，ADDR ；設(shè)置要讀取從器件的片內(nèi)地址ACALL SEND；ACALL ACKI；JC END；ACALL STOP ；停止信號(hào)ACALL DELAY ；延時(shí)IN ： ACALL START ；開(kāi)始信號(hào)MOV A，0A1H ；設(shè)置控制字，準(zhǔn)備接
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